基于叠层滑移工艺的复合材料J形和C形梁成形技术薛向晨胡江波王犇曹正华郑晓玲孟庆功梁宪珠摘要：针对大型民用客机中复合材料零件的制造工艺，提出了一套基于叠层滑移工艺的复合材料骨架类零件自动化制造技术，利用叠层滑移工艺在将平面预形体变形成带圆角的立体预形体过程中没有褶皱的特点，形成了叠层滑移工艺制备复合材料J形和C形梁立体预形体的具体工艺方法。对于采用该技术制造的复合材料J形梁和C形梁，开展了内部缺陷、厚度和外观等常规检查，检查结果满足设计的要求；采用剖切的方法对制件的纤维面外褶皱进行检查，结果表明不同位置的截面厚度一致，厚度均匀，在圆角处铺层走向稳定，无纤维褶皱；采用逐层打磨的方法对制件的纤维面内弯曲进行检查，结果表明铺层中纤维准直，没有弯曲和开裂的情况。以上研究表明，与传统的手工铺叠工艺比较，基于叠层滑移工艺的复合材料J形和C形骨架零件自動化制造技术的工艺稳定性好、质量一致性高、成本较低，适合自动化批量生产。关键词：复合材料；J形梁；C形梁；叠层滑移；褶皱；纤维屈曲；自动化：TB332：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2020.06.005对于预浸料热压罐成形工艺来说，基本的制造流程是首先将预浸料料片制备成立体预形体，再放到固化模具上在热压罐中进行固化，立体预形体制备是复合---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---材料构件制造过程中的关键工序之一。随着复合材料在航空工业应用的增长，复合材料零部件及结构制造自动化也将随之扩展，对大型复合材料构件的自动化应用技术需求愈来愈迫切[1-4]。国内制造商通过引进自动铺带和自动铺丝设备，已经实现了蒙皮预形体自动化制备的技术突破[5-6]；国内外制造商针对大型C形截面的梁类构件，通过对构型、铺丝工艺和工装，以及预浸丝的工艺适用性等技术研究，实现了C形立体预形体自动化制备的技术突破[7-14]。目前，波音787和空客A350飞机的产量已大致达到了150架份/年[15]。未来我国大型宽体客机如果按年产量50架份估算，那么每年需要等截面J形和C形梁的总长度将分别达到约12250m和14000m。因此，对该类产品的自动化生产技术的需求非常迫切。由于截面尺寸小、带拐角等特点，手工铺叠长桁、梁等零件的立体预形体一直比较难以控制。为了提高产品的工艺稳定性和质量一致性，进一步提高生产效率和降低制造成本，航空工业复材的研究人员在基于叠层滑移工艺制备长桁立体预形体的基础上[16]，开发了等截面J形和C形梁的立体预形体制备技术，实现了自动化、工程化制造。本文以某大型飞机机身复合材料等截面J形和C形梁为研究对象，介绍了其成形的自动化技术、工艺验证及应用的情况。1预形体制备1.1构件介绍J形和C形梁的典型结构如图1和图2所示。1.2制造工艺方案和流程J形和C形梁的制造工艺方案如下：（1）采用自动铺叠工艺铺叠一个批次零件的大块平面预形体；（2）将大块平面预形体分切为若干个单块的平面预形体；（3）将单块的平面预形体转移至J形或C形梁预形体制备的专用设备中；---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---（4）将平面预形体成形为立体预形体；（5）将立体预形体从设备中取出，运送至固化模具上；（6）将立体预形体封装在固化模具上，进热压罐中固化。J形和C形梁的制造工艺流程如图3所示，其中的方框部分为本系列技术的重点研究对象。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除------本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---1.3平面预形体铺叠与裁切采用自动铺带或自动铺丝工艺铺叠出整块的预浸料平面预形体，然后采用超声切割刀将其分切为各个单块的平面预形体。1.4平面预形体转运因平面预形体易于变形，在转运时需要有辅助装置来保形。该辅助装置可将平面预形体从铺叠平台上转运至叠层滑移成形设备中，通过定位系统将平面预形体在各设备之间定位。1.5平面预形体成形为立体预形体（1）叠层滑移工艺与设备叠层滑移工艺是将平面预形体经过缓慢的变形过程成形为立体预形体的过程。在这一过程中平面预形体内部相邻铺层之间要发生...